JP6340330B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、エンジンが搭載されたショベルに関する。

建設機械としてのショベルには、動力源としてエンジンが搭載されることが多い。エンジンに供給する燃料を貯留する燃料タンクもショベルに搭載される。燃料タンクとエンジンとの間には燃料供給配管が設けられる。燃料タンク内の燃料は、燃料供給配管を通じてれエンジンに供給される。

燃料供給配管の途中には、燃料を濾過して異物を除去する燃料フィルタ及び燃料を移送するための燃料ポンプが設けられることが多い。燃料フィルタには異物が溜るため、例えば一定期間の使用の後、新品と交換する必要がある。

フィルタを交換するときには、燃料供給配管から古い燃料フィルタを取り外す。このとき、燃料供給配管の内部が外気にさらされて、異物が燃料配管の内部に入るおそれがある。新しい燃料フィルタを燃料供給配管に接続し、そのままエンジンに燃料を供給すると、燃料配管の内部に入っていた異物がエンジンに供給されてしまう。

そこで、燃料フィルタを交換した直後に、燃料供給配管に燃料を流して異物を洗い流す、いわゆるフラッシングが行われる。フラッシング時には、エンジンに燃料が流れないように、エンジンの手前で燃料の流れをバイパス配管側に切り替える（例えば、特許文献１参照）。フラッシング時にバイパス配管に流れた燃料はドレインタンクに排出され、ドレインタンクに溜った燃料は廃棄される。

特開２０１１−９４５５９号公報

フラッシング時に燃料がドレインタンクに排出されると、燃料がドレインタンクからこぼれて、周囲が燃料で汚染されるおそれがある。また、ドレインタンクに排出された燃料を廃棄する作業は面倒である。さらに、フラッシング時に廃棄された燃料は無駄になる。

そこで、本発明は、フラッシング時に流す燃料を廃棄することのないショベルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、アタッチメントが取り付けられた上部旋回体に搭載されたエンジンと、該エンジンに供給する燃料を貯蔵する燃料タンクが設けられた燃料供給系とを有するショベルであって、前記燃料供給系のフラッシングに用いた燃料を前記燃料タンクに戻すための戻り配管をさらに有するショベルが提供される。

開示した実施形態によれば、フラッシング時に流れる燃料をバイパス配管を介して燃料タンクに戻すことができるので、燃料がこぼれることはなく、燃料を廃棄する必要もない。

ショベルの左側面図である。 ショベルの上部旋回体を上から見た平面図である。 燃料供給系の回路図である。 燃料タンクに取り付けられた戻りポートの拡大斜視図である。

図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

図１は一実施形態によるショベルの左側面図である。図１に示すように、ショベルは下部走行体１、上部旋回体２、キャブ３、ブーム４、アーム５、及びバケット６を有する。上部旋回体２は、旋回機構（図示せず）を介して下部走行体１上に搭載される。上部旋回体２の左側前部にキャブ３が設けられる。上部旋回体２の前部中央にブーム４の一端が回動可能に取り付けられる。アーム５は、ブーム４の先端部に回動可能に取り付けられる。エンドアタッチメントであるバケット６は、アーム５の先端部に回動可能に取り付けられる。掘削アタッチメントであるバケット６の代わりに、ブレーカや破砕機のようなエンドアタッチメントがアーム５の先端部に取り付けられてもよい。

上部旋回体２の後部には、後述するようにディーゼルエンジン及びエンジンに付随する構成部品が搭載されており、これらエンジンと構成部品上部を覆うようにエンジンフード２００が取り付けられる。

図２は上部旋回体２の概略構成を示す平面図である。図２に示すように、上部旋回体２の後部にはエンジンルーム７（一点鎖線で示す）が形成される。エンジンルーム７の上部は、図１に示すようにエンジンフード２００により覆われているが、図２ではエンジンルーム７の内部を図示するためにエンジンフード２００が取り外された状態が示されている。

ディーゼルエンジン８には冷却ファン１２が設けられ、ラジエータを含む熱交換器ユニット１３が冷却ファン１２の前方に設置される。ディーゼルエンジン８と熱交換器ユニット１３の間には、エンジン冷却水が流れる冷却水配管１５が設けられる。水温センサ１６が冷却水配管１５に設けられる。水温センサ１６は冷却水配管１５を流れる冷却水の温度を検出し、検出信号を後述するコントローラ３０に供給する。

熱交換器ユニット１３の側方（ショベルとしては前側）には、エアクリーナ６３（エアフィルタ）が配置される。エアクリーナ６３は吸気管６４を介してディーゼルエンジン８に接続されている。エアクリーナ６３で濾過された空気が吸気管６４を通じてディーゼルエンジン８に供給される。

ディーゼルエンジン８（以下、単に「エンジン８」と称する）には、エンジン排気（以下、「排ガス」と称する）を放出するための排気管９が接続される。排気管９の下流側の端部には、上述の排ガス処理装置（図示せず）が接続される。

キャブ３は上部旋回体２の左側前部に配置されている。ここで、本明細書において、上部旋回体２の前部とは、上部旋回体の中央から見てブーム４が取り付けられている側の部分である。また、前方とは、上部旋回体の中央から見てブーム４が延在する方向である。また、左側とは上部旋回体２において前方（ブーム４が延在する方向）を向いたときに左となる部分である。また、右側とは上部旋回体２において前方（ブーム４が延在する方向）を向いたときに、右となる部分である。

キャブ３には、運転席（図示せず）が設けられる。運転席の前方に、例えば液晶表示装置からなるモニタ表示装置３ａが設けられる。モニタ表示装置３ａは、コントローラ３０からの表示信号に基づいて、ショベルの運転状況や各部の動作状態などを表す様々な種類の情報を表示する。ショベルの操作者は、モニタ表示装置３ａに表示される様々な種類の情報を見ながらショベルを操作する。

コントローラ３０は、ショベルの全体及び各部の動作を制御する制御装置であり、演算装置としてのＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等の内部メモリを含むコンピュータにより実現される。後述の水位報知処理も、コントローラ３０が水位報知処理用のプログラムを実行することで達成される。

キャブ３の後方には、上述のエアクリーナ６３が配置される。エアクリーナ６３の後方に上述の熱交換器ユニット１３が配置される。

一方、エンジンルーム７の前側に、油圧システムで用いられる作動油を貯蔵する作動油タンク１２０が配置される。作動油タンク１２０の前方に、軽油等のディーゼルエンジン燃料（以下、単に「燃料」と称することもある）を貯蔵する燃料タンク１９が配置される。燃料タンク１９に貯蔵された燃料は、燃料供給配管４１を介してディーゼルエンジン８に供給される。

燃料タンク１９の前側に、メンテナンス等に使用する工具などを収納する工具箱２０が配置される。

ブーム４は、図２に示すように、上部旋回体２の旋回フレーム２ａの前側中央部に強固に固定されたブーム支持ブラケット１７に回動可能に支持される。より具体的には、ブーム４は、ブーム支持ブラケット１７の右側ブラケット１７Ｒ及び左側ブラケット１７Ｌとの間に挟まれた状態で、右側ブラケット１７Ｒ、ブーム４、左側ブラケット１７Ｌを貫通して設けられるブームフートピン１００により支持される。

エンジンルーム７の中に形成される上述のポンプ室４０には、燃料をエンジン８に供給するための燃料供給系の各種構成部品が配置される。具体的には、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、メインフィルタ４５、三方弁４６、及びそれらを接続する配管がポンプ室４０内に配置される。より具体的には、燃料タンク１９からエンジン８へ燃料を供給するための燃料供給配管４１がポンプ室４０内に延在し、燃料供給配管４１の途中に、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、メインフィルタ４５、三方弁４６等が設けられる。

図３は燃料供給系の回路図である。燃料供給系は、燃料タンク１９に貯留されている燃料を、燃料ポンプ４４を駆動することで、エンジン８に供給する。より具体的には、燃料ポンプ４４を駆動すると、燃料タンク１９内の燃料が燃料供給配管４１を流れてプレフィルタ４３に流入する。燃料タンク１９とプレフィルタ４３との間の燃料供給配管４１には、閉止弁４２が設けられている。閉止弁４２は通常時は開放されており、燃料は閉止弁４２を通過することができる。

プレフィルタ４３に流入した燃料は濾過されて細かい異物等が取り除かれる。プレフィルタ４３に流入した燃料は、燃料供給配管４１を流れて燃料ポンプ４４に吸い込まれ、燃料ポンプ４４から吐出される。燃料ポンプ４４から吐出された燃料は、燃料供給配管４１を流れてメインフィルタ４５に流入する。

メインフィルタ４５に流入した燃料は濾過されてさらに異物が取り除かれる。メインフィルタ４５から流出した燃料は、燃料供給配管４１を流れてエンジン８に供給される。

メインフィルタ４５とエンジン８との間の燃料供給配管４１には、三方弁４６が設けられている。三方弁４６は通常時はエンジン８に燃料が流れる状態に設定されており、燃料は三方弁４６を通過してエンジン８に供給される。

エンジン８に供給された燃料は、エンジン８の燃料噴射装置によりエンジン内部に噴射される。エンジン８において噴射されなかった燃料は、燃料戻り配管４８を流れ、燃料タンクの戻りポート１９ａを介して燃料タンク１９に戻される。燃料戻り配管４８には燃料クーラ４９が設けられ、燃料タンク１９に戻される燃料の温度が下げられている。

一方、三方弁４６は、バイパス配管として戻りドレイン配管４７を介して燃料タンク１９に繋がれており、三方弁４６を切り替えることで、エンジン８に入る手前で燃料を燃料タンク１９に戻すことができる。

戻りドレイン配管４７に燃料を流すのは、燃料供給配管４１をフラッシングするときである。フラッシングは、例えばメインフィルタ４５を新しいものに交換した際に行なわれる。本実施形態において、フラッシングとは、燃料タンク１９内の燃料を燃料供給配管４１に流すことで燃料配管内の異物を燃料とともに流してしまう処理である。

なお、プレフィルタ４３も定期的に交換することがあるが、プレフィルタ４３の交換時には、フラッシングを行なう必要はない。プレフィルタ４３はメインフィルタ４５の上流側に配置されているため、プレフィルタ４３の近傍の燃料供給配管４１に異物が入り込んだとしても、通常の燃料供給時の燃料によりその異物はメインフィルタ４５まで流されるためである。異物を含む燃料は、メインフィルタ４５において濾過されて異物が取り除かれるため、そのままエンジン８に供給することができる。

一方、メインフィルタ４５の交換を行なうときには、フラッシングを行なう必要がある。メインフィルタ４５を取り外した際には、メインフィルタ４５とエンジン８との間の燃料供給配管４１に異物が入り込むおそれがあるため、異物をフラッシングで流してしまう必要があるからである。ただし、このフラッシングの際には、流した燃料がエンジン８に供給されないようにしなければならない。

そこで、本実施形態では、フラッシングに用いた燃料がエンジン８の手前で戻りドレイン配管４７に流れるように、三方弁４６がエンジン８の手前の燃料供給配管４１に設けられている。戻りドレイン配管４７は燃料タンク１９の戻りポート１９ｂに接続されている。したがって、三方弁４６を介して戻りドレイン配管４７に流れたフラッシング燃料は、戻りポート１９ｂを介して燃料タンク１９に戻る。

このときに燃料タンク１９に戻された燃料には異物が含まれるおそれがあるが、この異物はプレフィルタ４３及びメインフィルタ４５により取り除かれるため、エンジン８に供給されることは無い。

次に、メインフィルタ４５を交換した際にフラッシングを行なうときの動作について説明する。

まず、使用済みのメインフィルタ４５を燃料供給配管４１から取り外すために、ポンプ室４０を覆うサイドカバーを開いて、ポンプ室４０内の部品にアクセスできるようにする。この際、エンジン８と電気系は共に作動ＯＦＦとなっている。そして、燃料タンク１９とプレフィルタ４３との間に設けられている閉止弁４２を閉じる。これは、メインフィルタ４５を燃料供給配管４１から取り外したときに、燃料タンク１９から燃料が流れでないようにするためである。

次に、ポンプ室４０内に配置されている三方弁４６をフラッシング側に切り替える。すなわち、メインフィルタ４５から流れてくる燃料が、戻りドレイン配管４７（バイパス配管）に流れるように、三方弁４６を切り替える。

閉止弁４２を閉じ、且つ三方弁４６をフラッシング側に切り替えたら、ポンプ室４０内に配置されているメインフィルタ４５を燃料供給配管４１から取り外す。そして、新しいメインフィルタ４５を燃料供給配管４１に接続する。これで、メインフィルタ４５の交換は終了する。

続いて、フラッシング作業に入る。フラッシング作業では、まず燃料タンク１９側の閉止弁４２を開く。これにより、燃料タンク１９から燃料供給配管４１へと燃料を流すことができる。

そして、作業者はキャブ３に入ってショベルのキーを操作して、エンジン８は始動しないが電気系の作動をＯＮとする。これにより、燃料ポンプ４４が作動し、燃料タンク１９により燃料が移送される。このとき、燃料タンク１９から燃料供給配管４１に流れた燃料は、プレフィルタ４３、燃料ポンプ４４、メインフィルタ４５を流れ、三方弁４６を介して戻りドレイン配管４７側に流れ、燃料タンク１９に戻る。これにより燃料供給系がフラッシング状態となる。

このフラッシング状態を所定時間（例えば、５分間）だけ続けた後、操作者は再びポンプ室４０内の三方弁４６をエンジン８側に切り替える。これにより、ショベルが通常に操作できるようになる。すなわち、エンジン８に燃料を供給してエンジン８を作動できる状態となる。

以上でフラッシング作業は終了する。このように、本実施形態では、フラッシング時に三方弁４６と戻りドレイン配管４７とを介して、燃料が燃料タンク１９に戻される。このため、燃料タンク１９内の燃料が燃料供給系（燃料供給配管４１）の外に漏れ出ることが無い。また、フラッシングに使用した燃料は燃料タンク１９に戻されて普通の燃料として使用されるので、フラッシングに用いられた燃料は廃棄されることなく、燃料の無駄が発生しない。

本実施形態では、燃料タンク１９に二つの戻りポート１９ａ，１９ｂ（複数の戻りポート）が設けられている。戻りポート１９ａには燃料戻り配管４８が接続され、戻りポート１９ｂには戻りドレイン配管４７が接続される。フラッシングに使用した燃料を燃料タンク１９に戻さない場合には、戻りポート１９ｂは不要となる。

そこで、本実施形態では、戻りポート１９ｂを、戻りドレイン配管４７を接続する場合と戻りドレイン配管４７を接続しない場合の両方に対応できるような構造としている。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は燃料タンク１９に取り付けられた戻りポート１９ａ，１９ｂの拡大斜視図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、図示の部便宜上、戻りポート１９ｂは透視図として描かれている。

燃料戻り配管４８が接続される戻りポート１９ａは必ず必要であるため、配管を容易に差し込んで接続することができるニップル部１９ｃを有する配管部材が戻りポート１９ａとして燃料タンク１９に取り付けられる。一方、戻りポート１９ｂは使用される場合と使用されない場合があるので、ニップルをねじ込んで取り付けられるように、雌ねじ接続部１９ｄが形成されたブロック形状の部材が戻りポート１９ｂとして燃料タンク１９に取り付けられる。

すなわち、戻りドレイン配管４７を接続する必要がある場合は、戻りポート１９ｂの雌ねじ接続部１９ｄに雄ねじ接続部を有するニップル１９ｆをねじ込んで接続する（図４（ｂ）参照）。そして、接続したニップル１９ｆに戻りドレイン配管４７を差し込んで接続する。一方、戻りドレイン配管４７を接続しない場合は、ニップル１９ｆの代わりに雄ねじ接続部を有する閉止プラグ１９ｅを雌ねじ接続部にねじ込んで固定し（図４（ａ）参照）、戻りポート１９ｂを塞いでおけばよい。

ニップル１９ｆ及び閉止プラグ１９ｅに雌ねじ接続部が形成されている場合は、戻りポート１９ｂに雌ねじ接続部の代わりに雄ねじ接続部を形成すればよい。

以上のように、燃料タンクの複数の戻りポートのうち、少なくとも一つの戻りポートを上述のブロック形状の接続部とすることにより、燃料タンク１９の構造を変更せずに、戻りポートに配管を接続する場合と接続しない場合の両方に対応することができる。

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ キャブ
３ａ モニタ表示装置
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ エンジンルーム
８ ディーゼルエンジン
９ 排気管
１２ 冷却ファン
１３ 熱交換器ユニット
１５ 冷却水配管
１６ 水温センサ
１９ 燃料タンク
１９ａ，１９ｂ 戻りポート
１９ｃ ニップル部
１９ｄ 雌ねじ接続部
１９ｅ 閉止プラグ
１９ｆ ニップル
３０ コントローラ
４０ ポンプ室
４１ 燃料供給配管
４２ 閉止弁
４３ プレフィルタ
４４ 燃料ポンプ
４５ メインフィルタ
４６ 三方弁
４７ 戻りドレイン配管
４８ 燃料戻り配管
６３ エアクリーナ
６４ 吸気管

Claims (7)

1. アタッチメントが取り付けられた上部旋回体に搭載されたエンジンと、
   該エンジンに供給する燃料を貯蔵する燃料タンクが設けられた燃料供給系と
   を有するショベルであって、
   前記燃料供給系のフラッシングに用いた燃料を前記燃料タンクに戻すための戻り配管をさらに有するショベル。
2. 請求項１記載のショベルであって、
   前記戻り配管が接続された三方弁をさらに有するショベル。
3. 請求項２記載のショベルであって、
   前記燃料供給系は、前記燃料タンクと前記エンジンとを接続する燃料供給配管の途中に設けられたプレフィルタ、メインフィルタ、及び燃料ポンプを含み、
   前記三方弁及びプレフィルタ、メインフィルタ、燃料ポンプは、前記上部旋回体に形成されたポンプ室に配置されるショベル。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のショベルであって、
   前記燃料タンクは複数の燃料戻りポートを有し、前記戻り配管が前記複数の戻りポートのうちの一つに接続されるショベル。
5. 請求項４記載のショベルであって、
   少なくとも前記一つの戻りポートはブロック形状を有するショベル。
6. 請求項５記載のショベルであって、
   前記ブロック形状を有する前記一つの戻りポートにはねじ接続部が形成されているショベル。
7. 請求項６記載のショベルであって、
   前記ねじ接続部に閉止プラグ及びニップルのいずれか一方が接続されているショベル。

Images